触摸按键

触摸按键的原理

　　如下图，是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板（或者FPC）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。

　　在触摸按键 PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。

触摸按键的按键形式

　　触摸按键可以组成以下几种按键

　　单个按键

　　条状按键（包括环状按键）

　　块状按键

触摸按键的电气原理图

　　触摸按键的电气原理图如下：

　　在 PCB 板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。

触摸按键的结构设计指导

　　1、 LENS 的材料、厚度与表面处理

　　LENS 的材料可以是塑料和玻璃等非导电物质，最常用的是PMMA。但是上面不能有金属。按键正上方1mm 以内不能有金属。触摸按键50mm 以内的金属必须接地，否则，金属会影响按键的灵敏度。

　　所以在采用电镀、蒸镀、IMD、丝印等表面处理工艺时，要特别注意。

　　（1） PMMA, PC, 玻璃等lens 材料的电镀性都不好，所以不会采用电镀工艺。

　　（2） 蒸镀/溅镀(VM): 由于蒸镀/溅镀具有金属属性，它们对触摸按键灵敏度有影响。在采用蒸镀/溅镀工艺时，必须注意触摸按键的正上方1mm 以内不能镀。

　　注意这有可能会影响 ID 效果。需要在ID 与触摸按键之间平衡。

　　（3） NCVM 不影响触摸按键。这是经过实验检查的结果，所以NCVM 可以用在触摸按键的LENS 上不受任何限制。

　　（4） 丝印/移印：如果丝印/移印具有Mirror 效果的油墨，这种油墨中都含有金属离子，具有金属属性，所以这种油墨会影响触摸按键的灵敏度。这种情况与VM 类似，必须注意触摸按键的正上方1mm 以内不能印刷。

　　Lens 的厚度不超过2mm，1.5mm 以内更好。根据触摸按键的工作原理，lens 的厚度是越薄越好。由于触摸按键的LENS 位于手机表面，需要承受外力作用。厚度太薄，强度会不够。所以触摸按键的LENS 厚度在1.0~1.5mm 之间。

　　2、 双面胶

　　触摸按键 PCB 与lens 通过双面胶粘接。双面胶的厚度取0.1~0.15mm 比较合适，多个公司推荐采用3M 468MP，其厚度0.13mm.

　　要求 PCB 与LENS 间没有空气。因为空气的介电系数为1，与LENS 的介电系数4 相差很大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与lens，双面胶与PCB 粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

　　（1） 首先PCB 与双面胶粘接，如上图所示，要用定位夹具完成装配，装配完成后，要人工或者用夹具压紧。

　　（2） 在PCB 带双面胶与LENS 装配时，要求有定位装置，可以是夹具或者手机自身的限位。装配到位后，压紧最重要。批量生产中，需要用夹具压紧。如果不能压紧，触摸按键的灵敏度和可靠性就会降低。

　　为了保证 PCB 板与LENS 之间没有空气，需要在双面胶上开孔和排气槽，并且PCB 上开孔配合。就像Dome 上开排气槽一样。

　　设计双面胶压紧夹具时，重点压触摸按键的部位，确保 Sensor 部位没有空气。

　　实际证明，一些不灵敏、不稳定的按键，重贴双面胶并压紧后就好了！

触摸按键 PCB 板与FPC

　　从理论上，触摸按键无论做在 PCB 板还是FPC 上都能工作。事实上也有多个触摸按键做在FPC 上的例子。首选的方案是PCB 板，如果因为结构限制，PCB 板实在困难，不得已才采用FPC。即使采用FPC，与触摸按键芯片配合的地方必须是平面，因为芯片不能弯曲与扭曲。如下图鼠标按键所示。

　　FPC 与曲面粘胶配合，实际加工装配中不如PCB 与平面粘胶配合可靠，故导致触摸按键的可靠性降低。

　　触摸按键与芯片在FPC 上，手机键盘， Cypress Psoc 方案

　　触摸按键与芯片在FPC 上，鼠标按键， Sypnatics 方案

　　对于弧面的lens，为了能够使用使用触摸按键PCB 而不是FPC，要将与触摸按键PCB 配合的部位设计为平面。如下图，为一个翻盖机sublens 的背面，sublens 上有触摸按键。ID 坚持要在背面丝印，所以必须保证背面非常光滑，否则丝印质量无法保证。为了能够使用PCB 而不是FPC，在与触摸按键板配合的地方设计成平面，平面与周围弧面处通过曲面圆滑过渡，成功解决了背面丝印并且能够与PCB 配合。

触摸按键PCB 开口设计

　　触摸按键背光是重要的方面。背光设计不好，会对整个触摸按键都有影响。首先 PCB 板的开空尺寸确定。

　　PCB 开孔尺寸必须根据LENS 上字符的大小决定。如图所示，PCB 开孔尺寸比字符周边大0.1~0.3mm。反面例子：如果开孔尺寸比字符小，这透过字符的空隙，可以看到开孔以内的物体，和开孔以外的物体，即PCB 板的绿色。这样会产生非常不好的视觉效果，给人以设计粗糙、产品低档的感觉。